Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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1.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 125 auf 45 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 50 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 125 → 45 °CT_c: 30 → 50 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gleichstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 165 auf 105 °C ab, während sich das kalte Fluid von 15 auf 35 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 165 → 105 °CT_c: 15 → 35 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gleichstrom-Wärmeübertrager überträgt 230 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 25 m². Das heiße Fluid kühlt von 135 auf 55 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 40 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 230 kWA = 25 m²T_h: 135 → 55 °CT_c: 20 → 40 °C

U = W/(m²·K)

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 90 kW. Das heiße Fluid kühlt von 140 auf 35 °C ab, und das kalte Fluid erwärmt sich von 20 auf 120 °C. Der Wärmedurchgangskoeffizient beträgt 200 W/(m²·K). Bestimme die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

Q̇ = 90 kWU = 200 W/(m²·K)T_h: 140 → 35 °CT_c: 20 → 120 °C

A = m²

5.Schwer

Heißes Öl (0,5 kg/s, c_p = 2,1 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 90 auf 55 °C ab. Es erwärmt 3 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 25 °C eintritt. Bestimme mit U = 1500 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 0,5 kg/sc_p,h = 2,1 kJ/(kg·K)T_h: 90 → 55 °Cṁ_c = 3 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 25 °CU = 1500 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager haben beide Ströme denselben Wärmekapazitätsstrom, ṁ·c_p = 2 kW/K. Der heiße Strom tritt mit 135 °C ein, der kalte mit 30 °C. Der Wärmeübertrager hat A = 4 m² und U = 300 W/(m²·K). Bestimme die Austrittstemperatur T_h,out des heißen Stroms.

C_h = C_c = 2 kW/KT_h,in = 135 °CT_c,in = 30 °CA = 4 m²U = 300 W/(m²·K)

T_h,out = °C

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 37,28 K
2. ΔT_lm = 105 K
3. U = 187,4 W/(m²·K)
4. A = 25,89 m²
5. A = 0,5554 m²
6. T_h,out = 95,63 °C

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